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4磁介质
第10章 磁介质 电磁吊是工厂车间用的一种起重吊车,它的优点是不需专门“抓物”机构,操作简便,特别适用于起吊铁屑等一类细物. §10.1 磁介质的分类 主要内容: 1. 什么是顺磁质? 2. 什么是抗磁质? 3. 什么是铁磁质? 磁介质 实验装置(如图所示) 实验结果(线圈L1通有电流I ): 环中无磁介质时磁场为 。 环中有磁介质时磁场为 。 相对磁导率: (反映磁介质对磁场的影响程度) 磁化率: 在磁场作用下能被磁化并反过来影响磁场的物质。 磁介质的分类 顺磁质: 抗磁质: 减弱原场 增强原场 弱磁性物质 (惰性气体、Li+ 、F- 、食盐、水等) (过渡族元素、稀土元素、锕族元素等) 顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1, 即 铁磁质 (通常不是常数) 具有显著的增强原磁场的性质 强磁性物质 (铁、钴、镍及其合金等) §10.2 磁介质磁性的微观解释 主要内容: 1. 原子或分子的固有磁矩 2. 磁介质在外磁场中产生的附加磁矩 3. 束缚电流(磁化电流) 10.2.1 原子或分子的固有磁矩 原子中电子的轨道磁矩 原子中电子的自旋磁矩 分子固有磁矩 —— 所有电子磁矩的总和。 抗磁质 无外场作用时,对外不显磁性。 顺磁质 无外场作用时,由于热运动,对外也不显磁性。 分子固有磁矩为零 分子固有磁矩不为零 10.2.2 磁介质在外磁场中产生的附加磁矩 以电子的轨道运动为例: 无论电子轨道运动如何,外磁场对它的力矩总使它产生一个与外磁场方向相反的附加磁矩。 与 方向相反 抗磁质 分子的固有磁矩为零,附加磁矩产生附加磁场,附加磁场与外场方向相反 —— 抗磁质 顺磁质 分子的固有磁矩不为零,未加外磁场时,由于分子热运动,各分子磁矩的取向是杂乱无章的,在宏观上并不表现磁性;有外加磁场时,在磁力矩作用下,顺磁质内部分子磁矩将要转向外磁场方向有序的排列起来,这一加强外磁场的效应和与外磁场反方向的附加磁场相比,附加磁场完全被掩盖了,因此,在顺磁质内部外磁场被加强了——顺磁质 10.2.3 束缚电流(磁化电流) 分子固有磁矩等效为分子电流 分子电流 以充满各向同性均匀顺磁质的无限长螺线管为例 在磁介质内部的任一处,相邻的分子电流的方向相反,互相抵消。 顺 磁 质 在磁介质表面处各点,分子电流未被抵消,形成束缚电流 介质中磁场由传导和束缚电流共同产生 §10.3 有磁介质时的磁高斯 定理和安培环路定理 主要内容: 1. 有磁介质时的磁高斯定理 2. 有磁介质时的安培环路定理 3. 磁场强度矢量 10.3.1 有磁介质时的磁高斯定理 有磁介质时的磁场由传导电流和束缚电流共同产生 磁介质存在时,磁感应线仍是一系列无头无尾的闭合曲线 无论是否有磁介质存在,磁高斯定理都是普遍成立的。 10.3.2 有磁介质时的安培环路定理 以充满各向同性均匀顺磁质的长直螺线管为例 螺线管内为真空时 螺线管内充满各向同性均匀顺磁质时 相对磁导率 因而 令 ——磁介质的磁导率 令 —— 磁场强度矢量 磁场强度矢量 沿所选闭合路径的线积分等于闭合路径所包围的传导电流的代数和 —— 的安培环路定理 一无限长载流直导线,其外部包围一层磁介质,相对磁导率 (1) 磁介质中的磁场强度和磁感应强度 (2) 介质内表面上的束缚电流 例 求 解 (1)根据磁介质的安培环路定理 (2)计算介质内表面上的束缚电流 §10.4 铁磁质 主要内容: 1. 铁磁质的磁化规律 3. 铁磁质的种类 4. 磁畴 2. 磁滞回线 铁磁质的主要特征: (1)高磁导率; (2)非线性; (3)具有磁滞现象。 10.4.1 铁磁质的磁化规律 磁滞回线 1. 铁磁质的磁化规律
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